大电流高速滑动电接触实验电源系统研制

为提供电接触大电流,驱动电磁轨道发射装置将试品加速到1～2km/s的高速以模拟速度转捩的发生条件,研制了用于大电流高速滑动电接触实验研究的1.5MJ脉冲电源系统。整个系统采用包括8个可程序控制电源模块的模块化结构,通过程序控制的方式,实现各模块的同步或时序放电,输出的脉冲电流波形幅值和脉宽均可调。利用建成的电源系统进行了短接调试实验及大电流高速滑动电接触初步实验,结果表明:电源可产生峰值>400kA、平顶时间>1ms的放电电流,能够满足大电流高速滑动电接触实验的要求。     

电磁轨道炮轨道电阻率和轨道高度对电流上升沿阶段电枢边沿熔蚀的影响

在固体电枢电磁轨道炮系统中,保持电枢轨道界面良好的电接触至关重要。在电流处于上升沿的发射起始阶段,往往可以观察到电枢材料熔化沉积集中在轨道的外侧,这表明该阶段电流在电枢边沿集中的特性。为此,利用ANSYS软件,在改变轨道电阻率和高度的条件下,对电枢电流密度的分布进行了数值仿真,仿真结果表明:1)电流集中在电枢尾翼边沿;2)通过提高轨道电阻率或者(同时)减小轨道高度可以减小电枢尾翼边沿的电流密度。在20 mm方口径轨道炮上进行了实验,研究了不同电阻率的轨道材料(如98%铜-1%锆-1%铬合金,黄铜和非磁性不锈钢)和不同轨道高度(50、30 mm)对电枢熔化的影响。实验结果表明,在电流上升沿,更高的轨道电阻率和更低的轨道高度时有相对较小的电枢边沿熔蚀。基于数值分析和实验结果,提出了电磁轨道炮起始阶段(电流上升沿阶段)减小电枢边沿熔蚀的轨道结构改进方案。     

绿色交通规划关键问题研究——以中新生态科技岛为例

绿色交通发展是低碳生态城市建设的重要组成部分,其目标是构建绿色交通方式为主导的城市综合交通体系,引导形成绿色交通方式导向的土地利用模式。从绿色交通与城市、绿色交通与小汽车交通的相互关系等角度提出了绿色交通规划三个关键问题,即绿色交通系统模式的制定、绿色交通与土地利用之间的协调、绿色交通体系中人、车、路关系的协调。在此基础上,以中新生态科技岛为例,对绿色交通规划的几个关键问题进行了应用和探索。     

场击穿式TVS时延特性的测量与分析

触发真空开关(TVS)是脉冲功率技术中的重要控制元件,为满足对TVS时延及可靠性等提出的更高要求,研究了场击穿式TVS时延特性。时延分为触发时延和导通时延两部分,时延及其分散性主要受主间隙电压、触发能量和主电极极性配置等因素的影响。实验研究表明,极性配置对TVS时延特性有很大的影响,主间隙电压为正,TVS可靠性高且存在一个稳定工作区域,在这个稳定工作区内,主间隙电压对其触发时延影响不大,且触发能量增大能改善TVS时延特性。     

短空气间隙放电流注分叉特性实验研究

短间隙流注放电通道在发展过程中产生的流注分叉现象能使放电所输出的能量和产生的活性物质分布更加均匀。为此,研究了短空气放电间隙长度和电极形状对流注分叉的影响。使用输出电压峰值为52 kV,电压上升时间约35 ns的脉冲电源分别对间隙长度≤5 cm的针–板、针–棒间隙进行放电,实验测试了不同间隙长度下流注的分叉特性。实验结果表明:间隙长度大于某一值(针–板间隙为3.5 cm,针–棒间隙为3 cm)时,观察到的流注分叉数目和分叉的发光强度随着间隙长度的增大而减少;而当间隙长度小于该值时,所拍摄的放电照片中流注通道很宽而且明亮,且很少有分叉。另外,相对于针–板间隙而言,在针–棒间隙中分叉的流注更容易向棒电极两端运动,产生重连接现象的概率更高。     

两间隙毛细管等离子体发生器主放电特性研究

通过在约1 kJ电能水平上对两间隙聚乙烯毛细管的消融放电实验,研究了毛细管的几何尺寸、主放电电容初始放电电压等参数变化时及同一毛细管重复放电时的放电规律。结果表明:主放电电容初始充电电压相同时毛细管尺寸的变化对放电功率的影响很小;毛细管尺寸相同时,随着充电电压的增大其放电电流、功率均明显增大,而电弧电阻相应减小;小能量情况下的消融控制电弧毛细管放电非定常流动特征不强,放电处于准稳态的时间随毛细管长度的增大、充电电压的降低而减小;在重复放电次数不很大时各次放电特性基本一致。     

毛细管等离子体发生器电流波形的调节研究

介绍一种新型的毛细管等离子体发生器电源系统的工作原理并计算了电流波形。该系统采用带耦合电感和电容器的调波电路给毛细管提供电能 ,它结构简单 ,无需大电流开关。试验验证了它的可行性     

介质阻挡放电对甲烷离解及燃烧火焰的影响

介质阻挡放电（dielectric barrier discharge,DBD）燃烧强化是等离子体技术领域发展起来的新的应用途径。在未燃烧的气体燃料或者可燃混合气体中进行DBD,利用放电产生的活性自由基,影响燃烧系统的化学平衡,进而达到改善燃料燃烧特性的目的。采用光谱仪分别对放电间隙和燃烧火焰进行光谱测量,并对燃烧的火焰形态进行记录。实验结果表明,甲烷放电后离解生成了CH基和H基,放电电压增加,CH基对应的光谱强度相应增加;放电处理后的甲烷燃烧火焰主要组成成分发生变化;在一定放电条件下,火焰产生回火现象。利用Fluent仿真软件研究了CH基和H基对甲烷燃烧的影响,仿真结果与实验结果吻合。研究认为甲烷燃烧特性的改善是DBD使甲烷离解生成的CH基和H基造成的。     

介质阻挡放电边缘电场对甲烷燃烧强化的影响

燃烧强化是介质阻挡放电的一种新应用,是加速燃烧的化学动力学过程,从而提高燃料的点火性能、燃烧速度和稳定性等燃烧特性的一种新技术。为此,利用一种同轴介质阻挡放电结构对甲烷进行放电,然后将处理后的甲烷与空气混合、燃烧,研究放电对火焰形态的影响。实验现象表明经处理后燃料的燃烧火焰的整体位置向下移动,出现回火现象,通常认为这是由火焰的燃烧传播速度增加所引起的。但该文认为这种回火现象是由介质阻挡放电电极的边缘电场效应所引起的。边缘电场加速燃料等离子体与空气的混合过程,并最终引起回火。该文采用添加绝缘导管的方法考察边缘电场对燃料气体混合过程的影响,证实了带电粒子在边缘电场的作用下会改善燃料气体的混合过程。     

用于产生非平衡等离子体的纳秒级脉冲电源研制

为了给非平衡等离子体相关实验提供ns级高压脉冲,研制了一台基于传输线变压器(transmission linetransformer,TLT)原理的高压重频ns脉冲电源,通过在传输线外套加磁环增加二次阻抗,提高TLT的输出电压和能量传输效率。同时设计了一种电容-开关-传输线的紧凑化同轴结构。实验表明,在连接匹配负载条件下,电源输出脉冲电压峰值可以达到26kV,脉宽100ns,上升时间25ns,可在500Hz频率下稳定运行。同时成功地将其应用于大气压氩气等离子射流实验,发现与正弦电压相比,相同电压峰值下,脉冲电源作用下的等离子体射流长度更长,但2种电源作用下的射流长度均出现饱和现象,同时电源频率对射流长度无明显影响。